19. Барические системы

Форма барического поля атмосферы непрерывно меняется во времени. Однако это многообразие можно расчленить на небольшое число барических систем (рис. 3). Прежде всего, всегда можно выделить области пониженного и повышенного давления, являющиеся основными типами барических систем.

Области пониженного давления – циклоны и области повышенного давления – антициклоны на приземных синоптических картах обрисовываются замкнутыми концентрическими изобарами неправильной, в общем округлой или овальной формы. Поскольку в циклоне самое низкое давление находится в центре, то горизонтальные барические градиенты в циклоне направлены от периферии к центру; в антициклоне самое высокое давление находится в центре, поэтому барические градиенты в нем направлены от центра к периферии.

Размеры циклонов и антициклонов очень велики; в умеренных широтах их поперечники измеряются тысячами километров, а у циклонов в тропиках (так называемых тропических циклонов) – сотнями километров.

К барическим системам с незамкнутыми изобарами относятся ложбина и гребень.

Ложбина – это полоса пониженного давления между двумя областями повышенного давления. Изобары в ложбине либо близки к параллельным прямым, либо имеют вид латинской буквы V.

В первом случае изобарические поверхности в ложбине напоминают желоба с ребром, обращенным вниз, во втором – ложбина является вытянутой периферийной частью циклона. Центра в ложбине нет, но есть ось, т.е. линия, на которой давление имеет минимальное значение.

Если изобары имеют вид буквы V, то изобарические поверхности имеют форму лотка. Следовательно, на оси ложбины изобары меняют свое направление, испытывая резкий изгиб. На каждой поверхности ось совпадает с ребром изобарического лотка. Барические градиенты в ложбине направлены от периферии к оси.

Рис. 3. Изобары на уровне моря в различных типах барических систем [2]:

I – циклон; II – антициклон; III – ложбина; IV – гребень; V – седловина

Гребень представляет собой полосу повышенного давления между двумя областями пониженного давления. Изобары в гребне либо напоминают параллельные прямые, либо имеют вид обращенной латинской буквы V, если гребень является периферийной частью антициклона. Изобарические поверхности в гребне напоминают желоба или лотки, обращенные выпуклостью вверх. Гребень имеет ось, на которой давление максимальное. На оси изобары резко меняют направление. Барические градиенты в гребне направлены от оси к периферии.

Различают еще седловину – участок барического поля между расположенными крест-накрест двумя циклонами (или ложбинами) и двумя антициклонами (или гребнями). В седловине изобарические поверхности имеют характерную форму седла: они поднимаются в направлении к антициклонам и опускаются в направлении к циклонам. Точка в центре седловины называется точкой седловины.

20. Колебания давления

Атмосферное давление в каждой точке земной поверхности и (или) в любой точке свободной атмосферы все время меняется, т.е. либо растет, либо падает. Эти изменения имеют сложный характер, так как слагаются из периодической составляющей – суточного хода, и непериодических изменений. В умеренных и высоких широтах непериодические изменения выражены значительно сильнее и затушевывают суточный ход,

В тропических широтах ярче выражен суточный ход давления, а непериодические изменения давления малы в сравнении с такими же изменениями в умеренных и высоких широтах. В умеренных широтах иногда давление за одни сутки в данном пункте меняется на 20…30 гПа. Даже за 3 ч давление может изменяться на 5 гПа и больше.

Периодические изменения давления определяются его суточным ходом. Кривая суточного колебания давления имеет два максимума и два минимума. Максимальные знамения наблюдаются перед полуднем и перед полуночью (около 9-10 и 21-22 ч по местному времени), а минимальные - рано утром и после полудня (около 3-4 и 15-16 ч).

Суточный ход давления определяется: суточным ходом температуры воздуха; собственными упругими колебаниями атмосферы, возбуждаемыми суточными колебаниями температуры; приливными волнами в атмосфере, усиливаемыми резонансом с ее собственными колебаниями.

В атмосфере постоянно возникают, эволюционируют, перемешаются и затухают крупномасштабные барические системы – циклоны и антициклоны. Особенно хорошо выражены и часты они во внетропических широтах. Следствием этой циклонической деятельности и являются непериодические колебания давления, достигающие 30 гПа, а иногда и больше.

Общую характеристику непериодических изменений давления дает такой показатель, как междусуточная изменчивость давления – это среднее многолетнее изменение давления за сутки, взятое за определенный срок наблюдений, например за утренний, независимо от знака изменения, т.е. независимо от того, растет давление или падает.

Иными словами, междусуточной изменчивостью давления называют среднее многолетнее из суточных разностей давления, взятых по абсолютной величине.

У земной поверхности в умеренных широтах средняя междусуточная изменчивость давления 3…10 гПа; больше всего она в северных частях океанов. Зимой, когда циклоническая деятельность развита сильнее, изменчивость больше, чем летом. В тропиках междусуточная изменчивость давления равна лишь десятым долям гектопаскаля, т.е. значительно меньше размаха суточного хода.

Если по суточным значениям давления вычислить среднее месячное значение давления для каждого из двенадцати месяцев года, построить соответствующую кривую, мы получим годовой ход давления для данного пункта.

В разных областях Земли годовой ход разный. Также различается он от года к году. Иными словами, ход среднемесячных значений давления данного года в точности не похож на ход давления прошлого года и т.д. Однако, если построить ход давления по многолетним средним месячным значениям, то для каждого места он будет иметь определенные особенности, обусловленные главным образом характером циклонической деятельности в данном районе.

Типы годового хода давления разнообразны. Наиболее прост он над материками, где максимум давления приходится на зиму и минимум на лето, а годовая амплитуда растет с удалением от океанов.

Так, приводимое в [2] среднее давление в Москве в январе составляет 1020 гПа, в июле 1011 гПа, годовая амплитуда 9 гПа (все значения давления здесь и дальше приведены к уровню моря). В Ташкенте в январе оно равно 1026 гПа, в июле 1004 гПа, а годовая амплитуда 22 гПа. В пустыне Гоби годовая амплитуда близка к 40 гПа.

Хорошо выражен головой ход того же типа и на окраинах материков в муссонных областях. Например, в Токио максимум в ноябре и минимум в июне, годовая амплитуда 9 гПа, во Владивостоке максимум в январе и минимум в июле, годовая амплитуда почти 14 гПа, в Бомбее максимум в январе и минимум в июне, годовая амплитуда 10 гПа.

В высоких широтах океанов максимум наблюдается ранним летом и минимум зимой. Например, на Ян-Майене максимум 1020 гПа в мае и минимум 1001 гПа в январе (амплитуда 19 гПа). В средних широтах океанов нередок двойной ход давления – с максимумами летом и зимой и с минимумами весной и осенью, причем амплитуда невелика. В тропических океанах годовой ход давления выражен слабо.

Объясняются эти типы годового хода давления сезонными изменениями в циклонической деятельности. Над океанами умеренных широт циклоны зимой глубже, чем летом. Над материками летом преобладают области пониженного давления, а зимой – антициклоны.

Причем чем дальше от океанов, тем более сильные. Над субтропическими частями океанов круглый год господствуют антициклоны, но они испытывают сезонные смешения, и к тому же в Северном полушарии они сильнее выражены летом, чем зимой.